【摘要】：無線傳感器網絡大多應用于復雜的環(huán)境中,甚至是遠離人類生活區(qū)的惡劣環(huán)境下,所以節(jié)點的分布多經過飛行器拋撒的方式進行隨機分布,這使得定位成為一個技術難點。大部分的定位算法都假設網絡拓撲是各向同性的,然而由于節(jié)點拋撒的隨機性、地理形狀的復雜多變、分布幾何形狀不規(guī)則、節(jié)點密度不均勻等原因,實際的網絡拓撲結構往往呈現(xiàn)出各向異性的特點。這就使得傳統(tǒng)的定位算法性能惡化,定位精度下降,網絡可定位節(jié)點覆蓋率降低。因此,研究適用于各向異性無線傳感器網絡并具有良好定位精度的定位算法具有重要意義。本文在對各向異性無線傳感器網絡研究分析的基礎上,提出了一種基于跳距和測距的各向異性網絡節(jié)點定位算法HRL (Hops and Range based Localization algorithm for anisotropic networks)。HRL算法設計了基于各向異性的跳距模型和測距模型。在跳距模型中,針對傳統(tǒng)跳距算法計算平均跳距誤差大的問題,提出了HRL跳數閾值限定以及HRL跳距算法設計。在測距模型中,針對各向異性網絡中傳輸信號的各向異性特點,本文設計了不規(guī)則信號的傳輸模型。提出了基于中值數絕對偏差的加權濾波算法,對測距信號進行優(yōu)化處理。在距離計算中提出了信號模型參數識別算法,使得節(jié)點根據周圍環(huán)境確定自己的信號模型參數值。為提高定位精度,提出了錨節(jié)點選擇策略。在錨節(jié)點選擇中提出了共線度的計算方法,對共線的錨節(jié)點進行排除,對三邊測量法中三個圓相交于一個區(qū)域的問題設計了解決方案。最后,對本文提出的HRL算法設計了詳細的算法流程。本文對HRL算法進行了仿真實現(xiàn),并對實驗結果進行了詳細分析,仿真結果驗證了HRL算法的有效性。
[Abstract]:Wireless sensor networks (WSNs) are mostly used in complex environments, even in harsh environments far away from human living areas, so the distribution of nodes is distributed randomly by means of aerial vehicle scattering, which makes positioning a difficult technical problem. (2) Wireless sensor networks (WSNs) are widely used in wireless sensor networks (WSNs). Most of the localization algorithms assume that the network topology is isotropic. However, due to the randomness of node scattering, the complexity of geographical shape, the irregular geometric shape of distribution, the uneven density of nodes, and so on. The actual network topology often presents the characteristics of anisotropy. This makes the performance of the traditional localization algorithm worse, the positioning accuracy decreases, and the coverage of the network locatable nodes decreases. Therefore, it is of great significance to study the localization algorithm which is suitable for anisotropic wireless sensor networks and has good positioning accuracy. In this paper, based on the research and analysis of anisotropic wireless sensor networks, In this paper, an anisotropic network node location algorithm based on jump distance and ranging is proposed. The HRL (Hops and Range based Localization algorithm for anisotropic networks) algorithm designs the distance hopping model and ranging model based on anisotropy. In the jump model, aiming at the problem of the large average jump error of the traditional distance algorithm, the threshold limit of the HRL hop number and the design of the HRL hop distance algorithm are proposed. In the ranging model, aiming at the anisotropic characteristics of the transmitted signal in the anisotropic network, the transmission model of the irregular signal is designed in this paper. A weighted filtering algorithm based on the absolute deviation of median number is proposed to optimize the ranging signal. In the distance calculation, a signal model parameter identification algorithm is proposed, which enables the nodes to determine their own signal model parameter values according to the surrounding environment. In order to improve the positioning accuracy, an anchor node selection strategy is proposed. In the selection of anchor nodes, the calculation method of collinear degree is put forward, and the solution to the problem of three circles intersecting in one area in the trilateral measurement method is designed to exclude the collinear anchor nodes. Finally, a detailed algorithm flow is designed for the HRL algorithm proposed in this paper. In this paper, the HRL algorithm is simulated, and the experimental results are analyzed in detail. The simulation results verify the effectiveness of the HRL algorithm.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;TP212.9

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本文編號：2434518